(57)【要約】【課題】  半導体基板に反りが発生している場合でも、その面内でのフォーカスのばらつきを低減できるようにした露光装置及び露光方法を提供する。【解決手段】半導体ウエーハＷに反りが有るか無いかを撮像装置４０を用いて検査し、この検査で所定の大きさ以上の反りが検出された場合に、反りが小さくするように半導体ウエーハＷの形状をクランプ２０で一時的に補正する。そして、その形状が一時的に補正されている半導体ウエーハＷに露光処理を行う。反りを小さくした状態で露光処理を実行するので、半導体ウエーハＷ面内でのフォーカスのばらつきを低減することができる。【選択図】  図１
2006269742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反りが発生した半導体基板に露光処理を行う露光装置であって、
前記反りが小さくなるように前記半導体基板の形状を一時的に補正する補正手段と、
前記補正手段によってその形状が一時的に補正されている前記半導体基板に露光処理を行う露光手段と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
半導体基板に反りが有るか無いかを検査する検査手段と、
前記検査手段によって所定の大きさ以上の前記反りが検出された場合に、前記反りが小さくなるように前記半導体基板の形状を一時的に補正する補正手段と、
前記補正手段によってその形状が一時的に補正されている前記半導体基板に露光処理を行う露光手段と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項３】
前記補正手段は、
前記半導体基板の一の部位を固定する固定手段と、
前記支持手段によって前記一の部位が固定された前記半導体基板の他の部位を当該半導体基板の前記反りが小さくなる方向に押圧する押圧手段と、を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記押圧手段が前記半導体基板に及ぼす押圧力は、所定の大きさ以下に制限されていることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
半導体基板に反りが有るか無いかを検査する工程と、
前記検査で所定の大きさ以上の前記反りが検出された場合に、前記反りが小さくするように前記半導体基板の形状を一時的に補正する工程と、
前記形状が一時的に補正されている前記半導体基板に露光処理を行う工程と、を含むことを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び露光方法に関し、特に、半導体基板に反りが発生している場合でも、その面内でのフォーカスのばらつきを低減できるようにした技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。即ち、この特許文献１にあっては、半導体ウエーハの側面部を横から挟んで保持するホルダを備えた露光装置が開示されており、かかる露光装置にあっては半導体ウエーハの裏面とホルダとの接触面積が最小限となるので、半導体ウエーハの裏面に段差や異物が付着していても、半導体ウエーハの表面が平坦な状態となる、というものであった。
【特許文献１】特開平９−２７０４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
確かに、上述のような露光装置であれば、半導体ウエーハの側面部を横から挟んで保持することで、半導体ウエーハの裏面に段差や異物の付着が有る場合も、無い場合と同様に、半導体ウエーハの表面全域を平坦な状態に保持することができ、その結果、デフォーカスによるパターン不良を防止することが可能であった。
しかしながら、上述のような露光装置は、半導体ウエーハに反り等の形状異常がない場合を前提としている。つまり、露光前までの熱処理工程で反り等が発生してしまった半導体ウエーハについては、たとえその側面部を横から挟んで保持したとしてもその反りを無くすことはできない。従って、反り等が発生してしまった半導体ウエーハについては、必ずしも表面全域を平坦な状態に保持することはできず、その結果、デフォーカスによるパターン異常が発生してしまうおそれがあった。
【０００４】
本発明は、このような解決すべき問題に着目してなされたものであって、半導体基板に反りが発生している場合でも、その面内でのフォーカスのばらつきを低減できるようにした露光装置及び露光方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
〔発明１〜３〕  上記目的を達成するために、発明１の露光装置は、反りが発生した半導体基板に露光処理を行う露光装置であって、前記反りが小さくなるように前記半導体基板の形状を一時的に補正する補正手段と、前記補正手段によってその形状が一時的に補正されている前記半導体基板に露光処理を行う露光手段と、を有することを特徴とするものである。
【０００６】
発明２の露光装置は、半導体基板に反りが有るか無いかを検査する検査手段と、前記検査手段によって所定の大きさ以上の前記反りが検出された場合に、前記反りが小さくなるように前記半導体基板の形状を一時的に補正する補正手段と、前記補正手段によってその形状が一時的に補正されている前記半導体基板に露光処理を行う露光手段と、を有することを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、「所定の大きさ」とは、例えば、半導体基板の形状を補正しないで露光処理をそのまま行った場合に、フォーカスのズレによるパターン不良が発生する可能性が高いとされる程度の大きさのことである。
発明３の露光装置は、発明１又は発明２の露光装置において、前記補正手段は、前記半導体基板の一の部位を固定する固定手段と、前記支持手段によって前記一の部位が固定された前記半導体基板の他の部位を当該半導体基板の前記反りが小さくなる方向に押圧する押圧手段と、を有することを特徴とするものである。
【０００８】
発明１、発明２及び発明３の露光装置によれば、所定の大きさ以上の反りが発生してしまった半導体基板については、その反りを小さくした状態で露光処理を実行するので、半導体基板面内でのフォーカスのばらつきを低減することができ、デフォーカスによるパターン異常を減らすことができる。
【０００９】
〔発明４〕  発明４の露光装置は、発明３の露光装置において、前記押圧手段が前記半導体基板に及ぼす押圧力は、所定の大きさ以下に制限されていることを特徴とするものである。ここで、「所定の大きさ」とは、例えば、半導体基板の曲げ強度よりも小さい値である。曲げ強度とは、半導体基板の一の部位を固定した状態で、この半導体基板の他の部位を押し、この押す力をだんだん大きくして半導体基板が最後に壊れた時（割れた時）の力の強さのことである。
発明４の露光装置によれば、半導体基板に無理な力を加えないようにすることができるので、半導体基板の割れを防止することができる。
【００１０】
〔発明５〕  発明５の露光方法は、半導体基板に反りが有るか無いかを検査する工程と、前記検査で所定の大きさ以上の前記反りが検出された場合に、前記反りが小さくするように前記半導体基板の形状を一時的に補正する工程と、前記形状が一時的に補正されている前記半導体基板に露光処理を行う工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１１】
このような構成であれば、半導体基板に反りが発生している場合でも、その面内でのフォーカスのばらつきを低減することができ、デフォーカスによるパターン異常を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る露光装置１００の構成例を示す概念図である。この露光装置１００は、半導体ウエーハＷ上に塗布されたレジストにＩＣの回路パターンを転写する（即ち、露光処理する）装置である。
図１に示すように、この露光装置１００は、ステージ１０と、複数個のクランプ２０と、投影レンズ３０と、レチクル３３と、照明部３５と、撮像装置４０と、制御部５０とを含んだ構成となっている。
【００１３】
これらの中で、クランプ２０は、半導体ウエーハＷをステージ１０から浮かした状態で支持する支持装置である。この露光装置１００では、クランプ２０は例えば８個設けられておいる。これらのクランプ２０は、被支持体である半導体ウエーハＷの周縁部に沿って等間隔に配置されている（図３参照。）。
図２は、クランプ２０の構成例を示す断面図である。図２に示すように、クランプ２０は、その１個１個が、半導体ウエーハＷの周縁部を把持可能な把持部２２と、この把持部２２をステージ１０上で昇降（即ち、上方向又は下方向に移動）させることが可能な昇降部２４等から構成されている。
【００１４】
把持部２２は、半導体ウエーハＷの周縁部の裏面と接触する下側固定部２２ａと、半導体ウエーハＷの周縁部の表面と接触する上側可動部２２ｂとを有する。この把持部２２は、下側固定部２２ａに対して上側可動部２２ｂが昇降動作することが可能となっており、上側可動部２２ｂと下側固定部２２ａとで半導体ウエーハＷを挟み込むことで、その周縁部を把持することが可能となっている。この露光装置１００では、各クランプ２０間で、上側可動部２２ｂはそれぞれが別々に動作することが可能となっている。
【００１５】
また、図２に示すように、昇降部２４は、例えばその一方の部位が下側固定部２２ａに固定されており、その他方の部位がステージ１０表面に嵌め設けられている。そして、この他方の部位の一部分がステージ１０表面から出たり入ったりするようになっている。この露光装置１００では、各クランプ２０間で、昇降部２４はそれぞれが別々に昇降動作することが可能となっている。
【００１６】
図１に戻って、撮像装置４０は、半導体ウエーハＷの表面を撮像するための装置である。この撮像装置４０は、例えば、半導体ウエーハＷの表面上のアライメントマークを撮像する。制御部５０は、露光装置１００全体の動作を制御する装置であり、例えばＣＰＵと、露光装置１００用の制御プログラムを格納した記憶装置等から構成されている。撮像装置４０によって得られた情報（撮像データや、これに対応する焦点距離等）は、この制御部５０に送信され、この送信された情報に基づいて、制御部５０は各クランプ２０の動作を制御するようになっている。
【００１７】
次に、図１に示した露光装置１００を用いて、半導体ウエーハＷ上に塗布されたレジストにＩＣの回路パターンを転写する方法について説明する。
図３は、本発明の実施の形態に係る露光処理方法を示すフローチャートである。まず始めに、図３のステップＳ１では、レジストが塗布された半導体ウエーハＷの周縁部を露光装置１００の各クランプ２０の把持部２２（図２参照。）でそれぞれ把持して、この半導体ウエーハＷをステージ１０から浮かした状態で支持する。
【００１８】
次に、ステップＳ２では、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、半導体ウエーハＷの面内の複数箇所に撮像装置４０のピントをそれぞれ合わせてフォーカス測定（高さ測定）を行い、測定箇所間でのフォーカス差（高低差）から半導体ウエーハＷの反りの形状及びその大きさを計算する。この計算は、記憶装置に格納された制御プログラム等に基づいて制御部５０が自動で行う。
【００１９】
次に、ステップＳ３では、ステップＳ２で算出した半導体ウエーハＷの反りが、所定の大きさ以上か否かを判断する。この判断も、記憶装置に格納された制御プログラム等に基づいて制御部５０が自動で行う。
ここで、所定の大きさとは、例えば、半導体ウエーハＷの形状を補正しないで露光処理をそのまま行った場合に、フォーカスのズレによるパターン不良が発生する可能性が高いとされる程度の大きさのことである。その値は、パターンのラインアンドスペース（Ｌ＆Ｓ）や、照明部３５に用いられる光源波長等によって様々である。そこで、予め実験やシミュレーション等によって、その値を求めておく必要がある。そして、求めた値を制御プログラムのパラメータとして記憶装置に格納しておく。
【００２０】
ステップＳ３で、所定の大きさ以上の反りが有ると判断した場合には、ステップＳ４へ進む。また、所定の大きさ以上の反りが無いと判断した場合には、ステップＳ５へ進む。
ステップＳ４では、クランプ２０で支持された半導体ウエーハＷに局所的に押圧力を加えて反りが小さくなるようにその形状を一時的に補正する。この形状の一時的な補正は、ステップＳ２で得られた反りの形状及びその大きさに関する情報に基づいて、少なくとも１個以上のクランプ２０をステージ１０に対して昇降動作させることにより行う。
【００２１】
例えば、図５（Ａ）に示すように、半導体ウエーハＷの周縁部がその中心部よりも上側にくるように反った（即ち、凹状に反った）場合には、半導体ウエーハＷの各クランプ２０が支持する部分のうち、対面間で反りが最も大きい部分だけをステージ１０に対して固定する。そして、この固定した部分を基準にして残りのクランプ２０をそれぞれ上方向に必要量だけ動かして、その形状を補正する。
【００２２】
或いは、半導体ウエーハＷの各クランプ２０が支持した部分のうちの、対面間で反りが最も小さい部分だけをステージ１０に対して固定し、この固定した部分を基準にして残りのクランプ２０をそれぞれ下方向に必要量だけ動かして、その形状を補正しても良い。このような方法により、図５（Ｂ）に示すように、凹状に反った半導体ウエーハＷの表面を少しでも平坦に近づけることができる。
【００２３】
また、図６（Ａ）に示すように、半導体ウエーハＷの周縁部がその中心部よりも下側にくるように反った（即ち、凸状に反った）場合には、半導体ウエーハＷの各クランプ２０が支持した部分のうち、対面間で反りが最も大きい部分だけをステージに対して固定する。そして、この固定した部分を基準にして残りのクランプ２０をそれぞれ下方向に必要量だけ動かして、その形状を補正する。
【００２４】
或いは、半導体ウエーハＷの各クランプ２０が支持した部分のうち、対面間で反りが最も小さい部分だけをステージ１０に対して固定し、この固定した部分を基準にして残りのクランプ２０をそれぞれ上方向に必要量だけ動かして、その形状を補正しても良い。このような方法により、図６（Ｂ）に示すように、凸状に反った半導体ウエーハＷの表面を少しでも平坦に近づけることができる。
【００２５】
なお、上記残りのクランプ２０を上方向又は下方向に移動させるときは、その移動する力（即ち、押圧力）を、少なくとも半導体ウエーハＷの曲げ強度よりも小さい値以下に制限しておく。このようにしておけば、半導体ウエーハＷには無理な力は加わらないので、その割れを防止することができる。
また、上記残りのクランプ２０については、図７に示すように、その上側可動部２２ｂを半導体ウエーハＷから多少浮かしておいても良い。このようにしておけば、上側可動部２２ｂと下側固定部２２ａとの間に半導体ウエーハＷがある程度動きうる余裕（即ち、遊び）が生じるので、この残りのクランプ２０を上方向又は下方向に移動させる際に半導体ウエーハＷに無理な力が加わったとしても、その力をある程度逃がすことが可能である。
【００２６】
次に、図３のステップ５では、各クランプ２０によってその形状が補正された状態の半導体ウエーハＷに露光処理を行う。この露光処理では、半導体ウエーハＷ上に塗布されたレジストに、レチクル３３を通った光を縮小投影して回路パターンを転写する。これにより、図３に示したフローチャートを終了する。
このように、本発明の実施の形態に係る露光装置１００及び露光方法によれば、所定の大きさ以上の反りが発生してしまった半導体ウエーハＷについては、その反りを小さくした状態で露光処理を実行するので、半導体ウエーハＷの面内でのフォーカスのばらつきを低減することができ、デフォーカスによるパターン異常を減らすことができる。これにより、反りに対する露光処理のマージンを向上させることができる。
【００２７】
この実施の形態では、半導体ウエーハＷが本発明の「半導体基板」に対応し、撮像装置４０と制御部５０とが本発明の「検査手段」に対応している。また、クランプ２０が本発明の「補正手段」に対応し、投影レンズ３０と、レチクル３３と、照明部３５とが本発明の「露光手段」に対応している。さらに、８個のクランプ２０のうち、半導体ウエーハＷをステージ１０に対して固定するクランプ２０が本発明の「固定手段」に対応し、上方向又は下方向に移動する残りのクランプ２０が本発明の「押圧手段」に対応している。
【００２８】
なお、上記実施の形態では、半導体ウエーハＷを支える８個のクランプ２０のうちの少なくとも１個以上を上方向又は下方向に移動させることによって、半導体ウエーハＷの反りを一時的に小さくする場合について説明した。しかしながら、反りを一時的に小さくする方法はこれに限られることはない。
例えば、図８に示すように、ステージ１０に１個又は２個以上のプッシャ２５を設けておく。そして、半導体ウエーハＷに対してプッシャ２５を相対的に移動させ、その先端部で半導体ウエーハＷの裏面を押圧することによって、反りを小さくしても良い。このような方法は、半導体ウエーハＷが凹状に反っている場合に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態に係る露光装置１００の構成例を示す図。
【図２】クランプ２０の構成例を示す図。
【図３】実施の形態に係る露光処理方法を示すフローチャート。
【図４】反りの形状及びその大きさの求め方を示す図。
【図５】半導体ウエーハＷが凹状に反っている場合の補正方法を示す図。
【図６】半導体ウエーハＷが凸状に反っている場合の補正方法を示す図。
【図７】下側固定部２２ａと上側可動部２２ｂとの間の遊びを示す図。
【図８】露光装置１００の他の構成例を示す図。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ステージ、２０  クランプ、２２  把持部、２２ａ  下側固定部、２２ｂ  上側固定部、２４  昇降部、２５  プッシャ、３０  投影レンズ、３３  レチクル、３５  照明部、４０  撮像装置、５０  制御部、１００  露光装置、Ｗ  半導体ウエーハ
【図１】
2006269742.tif 000003
【図２】
2006269742.tif 000004
【図３】
2006269742.tif 000005
【図４】
2006269742.tif 000006
【図５】
2006269742.tif 000007
【図６】
2006269742.tif 000008
【図７】
2006269742.tif 000009
【図８】
2006269742.tif 000010